Однотактный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к вторичным источникам питания и может быть использовано, в частности, для питания радиоэлектрюнной аппаратуры низким постоянным напряжением.

Известны однотактные преобразователи постоянного напряжения, выполненные по псевдодвухтактной схеме, содержащие два управляемых транзисторных ключа, трансформатор с обмоткой возврата, выходной выпрямитель и схему управления процессами коммутации 1 и 2 .

Недостатками этих преобразователей являются большие динамические потери в диодах преобразователя, обусловленные конечным временем их переключения, что приводит к уменьмению КПД и максимального коэффициента заполнения импульсов в этих схемах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, силовая цепь которого через первичную обмотку выходного, трансформатора подсоединена к входным выводам, вспомогательный транзистор.

первый силовой электрод которого связан с одним из концов обмотки возврата, причем вторичная обмотка трансформатора через выпрямитель и выходной L-C-D фильтр подключена к выходньм выводам 3.

Недостатками этого преобразователя являются также болычие динамические потери в диодах преобразов 10теля, обусловленные конечным временем их переключения, что приводит к уменьшению максимального коэффициента заполнения импульсов в этой схеме и к снижению КПД. Особенно

15 значительными эти потери становятся при высоких частотах переключения регулирующего транзистора. В известном преобразователе невозможно форсировать процесс перек.лючения диодов

20 преобразователя, так как перемагничивание трансформатора при помощи вспомогательного транзистора может начаться лишь после окончания процесса переключения диодов преобра25зователя. Еще одним недостатком этого преобразователя является низкая эксплуатационная надежность при подключении преобразователя к выводам источника питания из-за возмож30ных бросков тока через регулирующий транзистор, превышающий допустимые для него значения и как следствие выход его из строя. Броски тока при включении преобразователя возможны, если предшествующее выключение питания преобразователя произве дено при прямом рабочем ходе и сердечник трансформатора остается намагниченным. В этом случае при включении питания сердечник трансформатора может перейти в насыщенное состояние раньше, чем закончится управляющий импульс, формируемый схемой управления, что приводит к неограниченному увеличению тока через регулирующий транзистор и выходу его из строя. Кроме того, при питании этого преобразователя от промы1ттенной сети 220/380 В 50 Гц по схеме без входного НЧ понижающего трансформатора вспомогательный транзистор, как и регулируквдий,должен быть высоковольтным. Целью изобретения является увеличение КПД, улучшение весогабаритных показателей и повышение надежности однотактного преобразователя постоянного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что управляющий электрод вспомогательного транзистора через резистор подключен ко входу L-C-D фильтра, при этом один из концов обмотки возврата и силовой электрод вспомогательного транзистора подклю чены к разноименным выходным вывода преобразователя, а между первым сил вым электродом вспомогательного транзистора и одним из концов обмот ки возврата введен резистор. На чертеже представлена принципиальная схема однотактного преобра зователя постоянного напряжения. Преобразователь содержит регулирующий транзистор 1, подключенный одним силовым электродом к одному и входных выводов преобразователя 2, трансформатор 3 с первичной обмотко 4, обмоткой возврата 5 и вторичной обмоткой б, причем один конец перви ной обмртки связан с входным выводо преобразователя 7, а противоположны конец ее подключен ко второму силов му электроду регулирующего транзистора 1 Вторичная обмотка 6 подключена через однополупериодный выпрямитель 8, выходной L-C-D фильтр 911 к нагрузке 12. Схема управления 13 подключена к управляющему элект, роду регулирующего транзистора 1 и к нагрузке преобразователя 12. Управляющий электрод вспомога. тельного транзистора 14, через резистор 15 подключен ко входу выходного L-C-D фильтра, из концов обмо ки возврата 5 и второй электрод вс могательного транзистора 14 подклю ны к разноименным выходным выводам преобразователя 16 и 17, а между первым силовым электродом вспомогательного транзистора и противоположным концом обмотки возврата включен резистор 18. К входным выводам преобразователя 2 и 7 подключен источник питания с напряжением Е, . Однотактный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом. Регулирующий транзистор 1 управляется коммутирующими импульсами от схемы управления 13. Относительная длительность импульсов, формируемых схемой управления, пропорциональна величине напряжения на выходных выводах преобразователя 16 и 17. При открытом регулирующем транзисторе 1 (прямой ход) сердечник трансформатора 3 намагничивается током, протекающим по первичной обмотке 4. Для обратного перемагничивания сердечника трансформатора 3 во- время паузы используются обмотка возврата 5 и вспомогательный транзистор 14, причем управляющий электрод вспомогательного транзистора через резистор 15, ограничивающий ток управления, подключен ко входу выходного L-C-D фильтра. Таким |0бразом транзистор 14 управляется напряжением на дросселе 10 выходного фильтра преобразователя. Такое подключение вспомогательного транзистора позволяет начаться процессу обратного перемагничивания сердечника трансформатора одновременно с инверсией знака на дросселе 10 выходного фильтра преобразователя и форсировать процесс переключения силовых диодов 8 и 9, а следовательно повысить КПД преобразователя за счет уменьшения динамических потерь в этих диодах, увеличить максимальный коэффициент заполнения импульсов в схеме и уменьшить массу теплоотводящих радиаторов диодов. Резистор 18 служит для ограничения максимальной величины тока через вспомогательный транзистор 14 при насыщении сердечника трансформатора 3 во время обратного перемагничивания по цепи обмотки возврата 5. Обратное перемагничивание сердечника трансформатора 3 осущест-вляется для подготовки к прямому ходу. При отключении от входных выводов преобразователя 2 и 7 источника питания происходит обязательное обратное перемагничивание сердечника трансформатора 3 за счет энергии, накопленной в конденсаторе 11 выходного L-C-D фильтра преобразователя. Таким образом, в однотактном преобразователе постоянного напряжения повышается эксплуатационная надежность за счет исключения козможных бросков тока через регулирующий транзистор при подключении пре